탄소 중립 미래 제철 기술의 실현을 위한 CO2 활용 및 침질의 열역학적 및 속도론적 기초연구
본 연구진은 전로 공정에 사용되는 용선에 탄소가 포화되어 있는 점에 착안하여, 기존에 순수한 산소를 불어주었던 것에 이산화탄소와 수증기를 혼합하여 탄소 및 기타 불순물을 제거하는 공정을 모사 및 그에 대한 열역학적 및 속도론적 기초 연구를 진행한다. Boudouard 반응은 800°C 이상에서 탄소와 이산화탄소가 반응하여 일산화탄소를 생성하는 반응(CO2+C ⇄ 2CO)이다. 전로 공정은 약 1,600°C의 높은 온도에서 정련이 진행되기 때문에 Boudouard 반응이 일어날 수 있는 충분한 온도이기 때문에, 용선에 포함된 탄소와 외부에서 주입되는 이산화탄소가 반응하여 일산화탄소가 되면서 용선 밖으로 배출되는 것이 본 연구를 통하여 진행될 공정의 방안이다. 이 반응식을 통하여, 기존에 이산화탄소를 생성하기만 했던 공정에서 이산화탄소를 대신하여 일산화탄소를 배출하고 기존보다 이산화탄소를 적게 배출할 것으로 기대된다. 또한 본 공정에서 발생되는 일산화탄소는 철광석을 환원시키는데 활용될 수도 있다.
탄소 중립 미래 제철 기술의 실현을 위한 CO2 활용 및 침질의 열역학적 및 속도론적 기초연구
본 연구는 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위해서, 철강 공정에서 발생하는 이산화탄소를 재활용하여 전로 공정에서 용선에 존재하는 C, Si, Mn, P, S 등의 불순물을 제거하는 새로운 방안을 제시하여 전체 철강공정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 감소시키고, 수소 환원 제철 공정으로 대체가 되면서 용강 내 용존 질소 및 질화물 생성으로 인한 개재물 문...
수소 환원 제철 공정
탄소 중립
전로 공정
전기로 공정
침질
3
2022년 2월-2027년 2월
|363,641,000원
탄소 중립 미래 제철 기술의 실현을 위한 CO2 활용 및 침질의 열역학적 및 속도론적 기초연구
본 연구는 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위해서, 철강 공정에서 발생하는 이산화탄소를 재활용하여 전로 공정에서 용선에 존재하는 C, Si, Mn, P, S 등의 불순물을 제거하는 새로운 방안을 제시하여 전체 철강공정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 감소시키고, 수소 환원 제철 공정으로 대체가 되면서 용강 내 용존 질소 및 질화물 생성으로 인한 개재물 문...
수소 환원 제철 공정
탄소 중립
전로 공정
전기로 공정
침질
개재물
4
2022년 2월-2027년 2월
|249,857,000원
탄소 중립 미래 제철 기술의 실현을 위한 CO2 활용 및 침질의 열역학적 및 속도론적 기초연구
본 연구는 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위해서, 철강 공정에서 발생하는 이산화탄소를 재활용하여 전로 공정에서 용선에 존재하는 C, Si, Mn, P, S 등의 불순물을 제거하는 새로운 방안을 제시하여 전체 철강공정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 감소시키고, 수소 환원 제철 공정으로 대체가 되면서 용강 내 용존 질소 및 질화물 생성으로 인한 개재물 문...
수소 환원 제철 공정
탄소 중립
전로 공정
전기로 공정
침질
5
주관|
2019년 6월-2019년 12월
|39,790,000원
용융 염화염 공정을 통한 철강 산업 부산물에서의 유가금속 회수
본 연구는 산화물과 용융 염화물의 반응에 대한 열역학적 계산을 통하여 데이터베이스를 구축하고 이를 기반으로 실제 실험을 통하여 열역학적 분석을 검증하고, 속도론적 분석을 실시한다. 기존 문헌치를 통한 계산과 FactSageⓇ를 활용하여 산화물과 염화물의 깁스에너지 차이로 유가금속의 침출이 가능한 온도 범위와 산화물, 염화물의 종류에 대한 데이터베이스를 구축한다. 데이터베이스는 Fe-O-Cl, Ni-O-Cl, Zn-O-Cl, Ca-O-Cl, Mg-O-Cl, Al-O-Cl계에 대하여 구축하고, 실제 실험에서 유가금속의 선택적 침출을 위한 염화물을 선택하는데 활용한다.
800-1200K 온도 범위에서 용융 염화물과 산화물을 전기로 내에서 반응시키며 주기적으로 샘플링을 하고, 샘플링된 샘플을 화학 분석한다. 화학 분석은 XRD, ICP 등으로 시간에 따라 조성의 변화를 확인하고, 이를 통해서 산화물과 용융 염화물 사이의 반응 메커니즘을 규명하고 속도론적 분석을 진행한다. 속도론적 분석의 진행과 동시에 산화물의 반응 속도에 영향을 미치는 변수를 파악한다.
산화물과 용융 염화물의 반응 메커니즘을 활용하여, 실제 제강 슬래그의 용융 염화물 내에서 유가금속의 선택적 침출에 대한 속도론적 분석을 진행한다. 해당 실험은 단일 산화물의 속도론적 분석과 같은 방법으로 진행을 한다. 단일 산화물의 실험을 통해 분석한 변수를 조절하여 실제 제강 슬래그의 용융 염화물 내의 침출을 최적화한다.
실제 제강 슬래그의 유가금속 선택적 침출의 최적화 과정 후에는 실제로 전기화학적 환원을 이용하여 유가금속의 회수를 할 수 있는 실험실 규모의 공정을 개발한다. 제안되는 공정의 하나의 셀 안에는 제강 슬래그에서 유가금속을 침출하는 부분과 침출된 유가금속이 환원이 일어나는 부분 두 개로 나누어진다. 전기화학적 반응을 통하여 침출된 유가금속은 음극에 고상 또는 액상으로 회수가 되는데 이를 통하여 실제 제강 슬래그에서의 유가금속 회수율을 평가한다.